La demanda de litio, níquel, grafito, cobre, silicio, magnesio, cobalto y tierras raras se ha disparado con el despliegue de baterías, vehículos eléctricos y renovables, y buena parte de esos materiales se concentra en los fondos oceánicos. La minería submarina se plantea desde hace años como alternativa a la extracción terrestre, pero carece de marco regulatorio para operar a gran escala en aguas internacionales, cuya gestión corresponde a la Autoridad Internacional de los Fondos Marinos creada por la Convención de Naciones Unidas sobre el Derecho del Mar.
La ONG WWF ha identificado cinco consecuencias potenciales de esa actividad: destrucción irreversible de hábitats poco explorados, liberación de sustancias tóxicas y sedimentos, contaminación acústica que afectaría a ballenas, delfines, tortugas y peces, pérdida de oportunidades científicas futuras y alteración de los medios de vida ligados a la pesca.
«La minería submarina es una nueva actividad aún no desarrollada con enormes impactos negativos potenciales para el medio ambiente, cuyas consecuencias tampoco han sido bien evaluadas», señala WWF.
Frente a ese escenario, el equipo del PNNL explora el propio océano como yacimiento líquido. La oceanógrafa química Jessica Cross sitúa el potencial del recurso en una escala que desborda cualquier previsión de consumo humano a corto plazo.
«Tan solo el 0,1% del agua del mar contiene suficientes minerales críticos como el magnesio y el litio, si pudiéramos extraerlos por completo, para satisfacer las necesidades de la humanidad durante los próximos 50.000 años o más», afirma Jessica Cross, oceanógrafa química del PNNL.
La dilución, el obstáculo central
El problema no es la escasez sino la dispersión. Según los cálculos del laboratorio, una piscina olímpica de agua de mar contendría unos 2.980 kilogramos de magnesio, pero apenas 0,42 kilogramos de litio y 0,00095 kilogramos de níquel. Procesar los volúmenes necesarios para obtener cantidades aprovechables exige un consumo energético considerable, el principal escollo que el equipo reconoce antes de hablar de viabilidad comercial.
La ventaja que compensa ese desafío es la uniformidad química del agua marina en cualquier punto del planeta, lo que permitiría replicar la misma tecnología en distintas localizaciones sin rediseñarla. Así lo explica Chinmayee Subban, química que dirige los trabajos del PNNL sobre los beneficios minerales del océano.
«Eso significa que podemos desarrollar una tecnología para un lugar y adaptarla rápidamente para implementarla en muchos otros sitios», remarca Chinmayee Subban, química del PNNL.
Para el magnesio, el equipo ha desarrollado un proceso que añade hidróxido de sodio al agua, provocando que el mineral disuelto precipite en forma de hidróxido de magnesio de alta pureza, del que después se extrae el metal. La técnica podría integrarse en plantas desalinizadoras ya existentes, de modo que el agua sobrante quede potabilizada mientras se recupera el mineral, una doble función que reduciría los costes de implantación frente a instalaciones nuevas.
La salmuera resultante de la desalinización se somete después a electrodiálisis de membrana bipolar, un proceso que genera compuestos útiles para tratar minerales críticos y cuyos residuos aceleran el crecimiento de algas marinas. Ese efecto se enlaza con otro hallazgo del mismo laboratorio: las algas concentran minerales esenciales en sus tejidos muy por encima de los niveles presentes en el agua que las rodea.
«Algunos materiales críticos aparecen en las algas marinas en concentraciones un millón de veces superiores a las del agua de mar circundante», explica Scott Edmundson, botánico e investigador del Laboratorio de Investigación Marina del PNNL.
A partir de esa biomasa, el equipo investiga la licuefacción hidrotermal, un proceso que transformaría las algas en combustibles, fertilizantes y compuestos químicos tras extraer primero los minerales críticos, aprovechando cada cultivo en dos fases sucesivas. La misma lógica de recuperación mueve a la minería urbana, que extrae materias primas de dispositivos electrónicos en desuso. El reto, según Subban, consistirá en ampliar estas tecnologías hasta que resulten económicamente viables frente a la minería convencional.